化工过程强化是通过采用新装备和新方法，显著提升传递过程速率或反应过程速率的技术。与当今常用的装备和技术相比，可以显著地改进制造和加工过程，大幅度地提高设备产能，降低能耗或废物的产生，是一种更廉价、更可持续发展的技术。本文介绍了化工过程强化的原理、方法与技术特点，阐明了化学工业发展与化工过程强化的内在关系，分析了化工过程强化在生态化工导向大背景下的地位和作用。基于化工过程强化技术对促进发展思路转变、工艺装备技术创新、节能减排降耗和支撑化工可持续发展等方面的作用，论述了化工过程强化技术对促进化学工业转型升级和提升化学工业社会声誉度的重要性。

蒸馏过程强化技术作为我国现代化学工业发展的重要研究领域，是过程强化概念在化学工业成功应用的典范之一。随着近些年的发展，蒸馏过程强化技术的研究已形成了一套较完整的体系，但也出现了一系列新的难题与挑战。为此，本文针对混合物相对挥发度与气液传质两个蒸馏过程强化的基础理论本质问题，以基础理论创新、关键技术突破和关键装备研究进展为主线，从强化原理、研究进展、工业应用及发展3方面系统介绍共沸蒸馏、萃取蒸馏、反应蒸馏这3类典型的引入质量分离剂强化的蒸馏过程及其耦合技术；微波、超重力场等典型外场作用下的引入能量分离剂强化的蒸馏过程，并系统介绍以新型塔内件及新型塔结构为切入点的基于先进设备强化的蒸馏过程，为迎接这一领域新的难题和挑战提供新思路。

微化工技术在流体流动、过程强化、传质与反应过程等领域备受关注，本文归纳整理了3种不同类型的微吸收器（微降膜吸收器、微通道吸收器和微网格吸收器）捕集CO₂过程中的水力学性质和传质过程及其机理研究进展，并对3种微吸收器吸收CO₂过程中存在的问题进行分析总结，同时对微吸收器能快速工业化提出展望。其中重点介绍了微通道泰勒流吸收器的水力学流动特性，包括泰勒流气泡的生成机制、气泡和液弹的长度、气泡的输运和运动速度、气泡截面形状及液膜厚度和气液两相流压降；归纳了微通道泰勒流吸收过程的传质过程机理和传质系数的模型以及不同影响因素（通道截面尺寸，通道长度，主通道结构及入口形状，气、液相组成及其流速，吸收剂和系统压力）作用下CO₂吸收效率和传质系数的研究进展。

气液等离子体过程强化技术是20世纪80年代发展起来的一门新兴交叉学科，在高级氧化过程、液相化学合成和纳米材料制备等领域具有巨大的研究与应用价值。从化学工程的角度理解，气液等离子体过程强化技术的本质是特殊外场作用下的多相传递与反应过程，其中涉及高能电子碰撞、化学活性组分氧化、紫外光解和冲击波等多种物理与化学作用。由于气液等离子体过程强化技术本身的复杂性及多学科交叉性，对其复杂的物理与化学耦合机理还未得到充分认识，同时缺乏对气液等离子体反应器的系统研究及设计指导，从而极大程度地限制了该技术的进一步应用和发展。为全面认识气液等离子体过程强化技术，本文综述了近年来有关气液等离子体过程强化技术的诊断及机理研究进展，并剖析了气液等离子体反应器的设计思路，同时回顾和展望了气液等离子体高级氧化过程的最新研究进展，讨论了气液等离子体过程强化技术的研究方向。

喷射反应器是一种重要的化工过程强化设备，可有效强化传质与传热过程、加快反应速率、提高反应产率，近年来在多个领域得到应用。本文对两种典型喷射反应器的结构及其工作原理进行了描述，系统地分析了各操作参数和结构参数对气体吸入量和气泡直径的影响规律，指出研究气体吸入和气泡破碎两种机制的必要性。对采用计算流体力学方法模拟喷射反应器内气液两相流进行了分析，指出Mixture模型适合研究气体吸入量，无法准确描述气泡运动和破碎这两个重要过程，提出采用计算流体力学与群体平衡模型结合的方法进行模拟，关键在于建立适合喷射反应器的气泡破碎频率模型。另外，结合工业应用的实际情况，强调了加入催化剂颗粒相的多相流分析对于指导工业应用的重要意义。

换热器传热强化在换热网络中的应用可以解决现有换热网络改造中的瓶颈问题，在热回收系统配置没有过多结构改造的条件下，可以达到明显的节能及降低成本的目的；同时，在换热网络设计中，换热器传热强化技术的应用可以降低设备投资，实现更好的经济效果。本文首先通过文献检索数据说明了在换热网络改造和设计中考虑传热强化技术的研究在近5年得到了研究者的关注。然后概述了管壳式换热器传热强化的基本原理及主要方式，分析了传热强化技术的应用对换热器传热性能的影响，系统总结了管壳式换热器传热强化技术的分类和强化效果。进一步从设计和改造两个方面，对换热网络优化中考虑管壳式换热器传热强化的应用研究进行了综述，展示了传热强化对换热网络设计和改造的效果和优势。最后对下一步的研究进行了展望，指出可进一步探究换热器传热强化设备几何尺寸和换热网络同步优化、传热强化和换热器详细设计同步优化等。

管壳式换热器作为工程中应用广泛的换热器，具有结构坚固、适应性强、能够利用和回收热能等优点。在追求高能源利用效率的背景下，换热器的强化传热得到广泛关注。本文重点阐述了管壳式换热器的强化传热相关研究进展，包括换热器本身几何结构的优化、换热流体的热物性改善以及多种强化传热技术结合的复合强化传热方法。其中几何结构优化主要包括改变换热管管型、增加管内插入物以及壳程中的隔板优化研究等。换热流体热物性改善包括纳米流体提高热导率、潜热型热流体提高比热容等。复合强化传热是将多种强化方法结合，可弥补单一方法的不足，以获得更高强化传热效果。最后指出管壳式换热器强化传热未来的研究方向在于持续开发强化传热管、制备稳定的纳米流体及潜热型流体以及多种强化方式复合提高强化效果。

具有3D非规则空隙结构的foam/fiber基体不仅导热性好、面体比更大，而且在消除径向扩散限制、涡流强化传质/传热、提高接触效率、几何构型灵活设计等方面显示出传统的规则2D空隙蜂窝和微通道结构难以企及的优势，但其高效催化功能化还面临挑战，近年来，相关的研究与开发日益受到重视且进展明显。本文综述了foam/fiber新型结构催化剂的"宏-微-纳"一体化"非涂层"构筑及其在涉及能源化工和环境催化等的典型强吸（放）热和/或高通量反应过程中的应用等方面的研究新进展，以期为诸如C1能源化工等众多反应过程中存在的强烈热/质传递限制等问题的解决，以及为满足环境催化和"模块"化工厂等对高通量、低压降等的特殊要求提供新的思路和技术支撑。

面向空气净化的应用需要，开发高效净化材料已成为研究热点之一，其中具有相互连贯孔结构的纳米纤维膜在高效空气净化领域展示出巨大的应用前景。对于纳米纤维膜对空气净化效果的评估指标通常包括过滤效率和过滤阻力。本文介绍了串珠、蛛网和复合等结构纳米纤维膜的研究进展，分析了驻极式纳米纤维膜在高效除尘方面的应用现状，探讨了银纳米颗粒和半导体金属氧化物改性纳米纤维膜在抗菌和除有机易挥发性气体等多功能性空气净化中的应用可行性，指出了高效低阻、功能化是纳米纤维膜用于空气净化领域的研究重点。并提出今后应高度关注多污染物对纳米纤维空气净化膜性能的影响，深入研究具有多功能协同作用的纳米纤维空气净化膜，以期获得更广泛的应用。

聚合过程强化技术是实现聚合过程效能最大化、聚合物产品结构可控化以及聚合过程和产品绿色化的有效技术手段。本文综述了聚合过程强化技术的国内外进展，从流动与混合强化、传热与传质强化、反应耦合过程强化、超临界流体强化、外场强化等方面重点分析了不同聚合过程强化技术的特点，并对聚合过程强化技术中存在的问题进行了探讨。指出聚合过程强化应注重聚合动力学特性和设备特性的有效耦合，基于聚合反应特性的过程强化方法是今后的发展方向。

离子液体作为一种新兴的绿色溶剂，由于其较高的热稳定性、宽电化学窗口、极低的饱和蒸气压、良好的可设计性及循环性能，逐渐受到广泛关注，在工业分离、催化反应及电化学等方面具有十分广阔的工业应用前景。而要实现这些技术的工业化，就必须深入认识离子液体体系的流体动力学性质，如气泡行为、混合行为等。本文针对离子液体体系中气-液两相流、液-液两相流以及三相流流动行为，分别从实验研究和数值模拟两个角度对研究现状进行了系统分析和评述，并认为离子液体体系流体动力学研究尚处于逐步深入的阶段，其中离子液体体系三相流流体动力学研究仅有实验成果，液-固两相流研究几近空白，亟需填补。离子液体体系流体动力学研究未来的实验研究中将使用更多先进的检测手段，而数值模拟将结合离子液体的特殊性质，从微观到宏观深度剖析不同体系下的流动行为。

超重力技术突破了地球重力场的限制，是强化传递和混合过程的一项突破性新技术，其核心装置是旋转填充床。回顾前人几十年的不懈努力，旋转填充床已经在基础研究和工业应用中取得了长足的进展。本文主要介绍了旋转填充床的基础研究最新成果及工业应用案例。阐述了旋转填充床填料的种类和特点以及旋转填充床内部流体流动、传质与微观混合的研究进展，研究了不同填料的优缺点及适用环境，指出了各种可视化技术手段的优势及局限性，并提出了进一步强化旋转填充床的传质和微观混合性能的新思路。应用研究综述了近些年来旋转填充床的工业应用案例，包括高端化学品制造、海洋天然气净化、纳米材料制备、环保等领域，并展望了旋转填充床的工业应用前景。

作为水合物研究的重要手段之一，水合物环路实验研究因其能够模拟管输体系中的水合物生成、流动及堵塞规律，得到国内外众多研究者的青睐。本文介绍了法国Archimede环路、法国IFP-Lyre环路、美国ExxonMobil环路、美国塔尔萨大学FAL环路、澳大利亚Hytra环路、挪威NTNU环路、挪威SINTEF环路、挪威Petreco A/S高压轮形环路、中国科学院GIEC水合物实验环路、中国CUPB化工实验环路和中国CUPB储运实验环路11条国内外水合物实验环路的主要设计参数和实验工艺流程等基本概况。从流动体系水合物生成研究、水合物浆液流动特性研究、水合物堵管机理及风险控制研究、水合物颗粒聚并及粒径分布研究等4个方面，总结了基于水合物环路实验所获得的研究进展及主要成果。为未来更具功能特色的水合物实验环路的搭建提供了设计思路和参考意见。并指出后续深入开展水合物环路实验研究，应将宏观实验数据分析与微观测试手段相结合，优化实验方案，明确实验目标，以揭示水合物相关基础研究的本征机理。

液态纳米燃料是一种由纳米颗粒与燃料基液组成的特殊液-固两相混合物，具有热传输能力强、催化助燃性能好、污染物排放低等诸多优点。然而，纳米颗粒的小尺寸特征使得液态纳米燃料的热/质输运机理、雾化蒸发特性以及燃烧化学反应过程极其复杂，导致液态纳米燃料强化燃烧理论与应用研究至今还存在许多问题。本文首先介绍了液态纳米燃料制备与稳定性处理方法，其次分析了纳米颗粒影响下液态燃料热物性参数、雾化、蒸发与燃烧特性的研究进展，然后重点综述了液态纳米燃料在动力装置性能提升与污染物减排领域的潜在应用价值。在此基础上，对液态纳米燃料强化燃烧技术的未来研究方向进行了展望，指出高效可控制备方法、热物性参数变化规律与数学描述、催化助燃与减排机制是液态纳米燃料领域亟需解决的重点问题。

重油高黏度和高密度的特点给重油开采、集输和加工带来极大不便，一般都要先对其进行降黏处理。供氢热裂化是在传统减黏裂化基础上加入供氢剂，以改善减黏裂化加工深度不大、装置易生焦、产品安定性差等问题的一种高效重油改质降黏技术。文章首先介绍了重油管输技术基本类型，然后从供氢剂的供氢机理、供氢剂加入的作用、供氢剂的基本类型、供氢剂可供氢量的计算方法和供氢剂的运用等方面进行了综述。对于供氢剂的选择需要根据工艺条件和供氢剂性质等方面综合分析。指出在不生焦的前提下，尽可能提高改质苛刻度可有效提升重油改质效果，而影响生焦和抑制结焦的关键在于来自供氢剂的活泼氢能否及时封闭沥青质自由基。

综述了目前聚3-羟基丁酸酯（poly-3-hydroxybutyrate，PHB）的几种主要降解技术，包括热裂解、水解、溶剂降解和酶解等。重点介绍了各种降解技术的产物分布和反应机理，并对影响PHB热稳定性的主要因素进行了总结和讨论。各种技术的所需反应温度总体趋势为：热裂解>水解≥溶剂降解>酶解。PHB热解工艺简单，通常情况下PHB主要降解为巴豆酸和其低聚物，过高反应温度（>500℃）则使PHB分解为二氧化碳和丙烯。水解和溶剂降解都是以针对性地断开PHB酯键为出发点，以获得高产率的PHB单体（3-羟基丁酸、巴豆酸）或其酯类化合物（如巴豆酸甲酯）。与热解、水解和溶剂降解技术相比，酶解法限制因素较多且工艺成本高，需要新的技术突破。提出了两个需进一步重点研究的方向：①PHB催化热解脱羧制备高品位液体燃料；②直接转化富含PHB的微生物为高价值化学品。

为研究MgO含量对高钠煤灰熔融特性的影响，配制了不同MgO含量的高钠合成灰并对灰熔融温度进行了测试。利用FactSage 7.0提供的热力学数据库建立了SiO₂-Al₂O₃-Fe₂O₃-CaO-MgO-Na₂O多元体系，模拟不同MgO含量的高钠合成灰的熔融过程。使用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对合成灰的矿物质组成及微观形貌进行了研究。结果表明，随着MgO含量的增加，灰熔融温度先降低后升高。当MgO质量分数由0增加到5%时，高温下灰中生成大量低熔点的透辉石，透辉石会与霞石等矿物质形成低温共熔体，导致灰熔融温度降低。进一步增加MgO含量，高温下灰中生成镁黄长石、镁橄榄石和镁硅钙石等高熔点矿物质，使灰熔融温度升高。二元相图和似三元相图的结果表明，全液相温度随MgO含量的变化趋势与灰熔融温度相同。对本研究中的煤种，当MgO质量分数为30%时，可以有效提高灰熔融温度并抑制熔融液渣的生成。

以生物质炭为原料在上吸式固定床气化炉中进行水蒸气气化制备富氢合成气，考察了不同原料、粒径和催化剂对生物质炭水蒸气气化影响。结果表明，不同类型炭气化结果存在较大差异，其中木片炭气化结果最优，其次是玉米芯炭和稻壳炭，秸秆炭气化结果最差，木片炭产氢率最大为222.8g/kg。粒径的改变主要影响炭转化率，炭转化率随着粒径的增加呈增加趋势。通过炭吸收方式负载催化剂为有效的方法，其中在相同钾盐质量分数下，KOH催化能力较优于K₂CO₃，且气化速率为未加催化剂条件下的两倍。炭转化率随着碱液浓度的增加而增加，但浓度过高会增加灰分含量从而不利于产氢率，玉米芯炭催化气化最高产氢率为197.8g/kg，在碱质量分数为6%下获得。

以谷壳作为生物质研究对象，在石英管反应器中研究了基于CO₂原位捕集的谷壳热解制H₂，考察了不同温度、不同的CO₂捕集剂（CaO）配比对其热解的产气量、气体中H₂的体积分数的影响。实验结果表明，谷壳热解的产气量随温度的升高而增大，当反应温度在800℃时有最大产气量340mL/g；捕集剂CaO的添加通过原位吸收CO₂促进相关反应向生成氢气的方向移动。在600℃，不同比例CaO下CO₂体积分数都保持在22%左右，谷壳热解产生的气体中H₂的体积分数为14%~26%；在700℃，当CaO与生物质质量比为1：4时，添加CaO捕集剂能够较好地捕集CO₂，有效提高H₂的体积分数，此时获得较高的H₂产率41%，较低的CO₂体积分数16%，CaO的捕集率为64%；GC-MS表征分析发现，CaO在800℃的温度下对热解过程中产生的焦油有部分催化裂解效果。

针对煤化工产业存在的"煤头水尾"制约难题，提出采用水煤浆气化技术耦合消纳褐煤（末煤）和废水的思路。对某代表性煤制合成天然气示范项目（SNG）固定床气化装置的5组褐煤及8组废水（W1~W8）、参照组去离子水（W0）进行了组分分析和直接制浆试验，并开展了水热处理制浆试验。研究结果表明：褐煤固定床气化废水有机质和盐含量总体较高，W8固含量达35.1%。褐煤直接制浆时，W1~W7所制水煤浆浓度介于46%~53%，与W0的制浆效果相当，W8所制水煤浆的浓度低于45%；褐煤经300℃水热处理后，分别采用W0和W4的制浆浓度总体超过58%、56%，比直接制浆浓度提高5.5%~11.7%（绝对值），满足水煤浆气化需求。本研究思路有利于耦合利用褐煤与废水，进而拓宽褐煤（末煤）的应用范围和促进废水的资源化、减量化。

以微波法脱除内蒙古霍林河褐煤煤粒内水并分别以非离子石蜡乳液和阴离子石蜡乳液对煤粒进行包覆改性。考察了原煤粒（YM）、微波干燥煤粒（WB）、非离子石蜡乳液改性煤粒（NPE）和阴离子石蜡乳液改性煤粒（APE）的比表面积、孔容积和孔径，结果表明，阴离子石蜡乳液较非离子石蜡乳液的封孔效果更佳。考察了水在4种煤粒上的接触角及4种煤粒的吸水率，结果表明APE具有最好的疏水性。考察了萘磺酸盐分散剂（NSF）在4种煤粒上的吸附膜厚度，结果表明，NSF在YM、WB、NPE和APE上的吸附膜厚度分别为0.61nm、1.13nm、2.19nm和2.89nm。以4种煤粒制备水煤浆并测试其成浆性能，结果表明，APE水煤浆具有最高的成浆浓度和最优的稳定性。

将CaO添加到经不同酸改性后的CaSO₄氧载体中来制备CaSO₄-CaO复合氧载体。采用XRD、H₂-TPR、CO小型卧式管式炉开展恒温反应和循环实验，对氧载体进行表征和评价。主要研究了酸的种类对CO₂生成、气体硫化物的释放及复合氧载体循环反应性能的影响。结果表明：酸化的复合氧载体的氢气还原活性均明显优于未经改性过的CaSO₄，相比无酸化处理的CaSO₄氧载体，酸化后的CaSO₄-CaO复合氧载体，特别是HCl酸化，主要是提高了CaSO₄竞争还原副反应的选择性，导致主要气体硫化物SO₂释放显著增加，而COS释放略有降低。以CaCO₃煅烧得到的CaO与经HNO₃改性的CaSO₄进行机械混合制得的复合氧载体具有较好的反应活性，但是经过6次循环反应后，还原反应活性下降；循环反应中，气体硫化物主要来自于CaSO₄在还原阶段释放出的SO₂。

负载固相的催化剂因其简便的分离循环操作以及可观的催化性能而广受关注，但存在反应活性较差、金属流失量较大、催化剂制备成本较高等问题。本文首先从不同负载材料的角度综述了近年来该类催化剂最新的研究进展，主要探讨了载体的表面性质、催化剂的制备方法、膦配体等对催化性能的影响；最后介绍了新型的单原子催化剂所取得的突破性进展。分析表明：具有"类均相"特点的多孔有机聚合物的催化活性很好，而超支化聚合物功能化的磁性纳米催化剂的稳定性更佳。另外还对负载型铑催化剂未来的研究方向进行了展望：需要进一步加深对多孔有机聚合物的化学结构的理解，以便对其更好地表征；借助一些先进的表征技术如高角环状暗场扫描透射电镜和密度泛函理论的计算来深入研究载体结构对单原子催化剂的催化性能的影响。

采用沉淀-光还原法制备了不同Ag含量的Ag/BiOI可见光催化剂，利用XRD、N₂吸附-脱附、SEM、TEM、XPS、DRS、光电流和ESR对其物化结构进行表征，在湿法鼓泡反应器脱汞装置上考察了Ag负载量、光照、SO₂和NO对气态单质汞（Hg⁰）脱除性能的影响。结果表明，与BiOI相比，Ag添加后光催化剂的脱汞效率大幅提高。当Ag负载质量分数为2%时，Ag/BiOI催化剂的脱汞效率高达98%。荧光灯辐照对Ag（2%）/BiOI催化剂的高效脱汞至关重要。与NO相比，SO₂对脱汞效率的影响颇为明显。与BiOI相比，Ag（2%）/BiOI中BiOI的边缘出现较多的Ag微颗粒，且Ag颗粒分散度较好；Ag的添加可以提高BiOI表面的化学吸附态氧含量和增强BiOI在可见光波段的吸收能力，有利于其高效脱汞。机理分析表明，超氧阴离子自由基（^•O₂^-）和空穴（h⁺）在光催化脱汞过程中起主要作用。

以Ni（NO₃）₂·6H₂O为镍源，分别以HZSM-5（Si/Al=25）、HZSM-5（Si/Al=50）、HZSM-5（Si/Al=200）、USY、Al₂O₃为载体制备了5种镍基催化剂，采用XRD、H₂-TPR、BET、NH₃-TPD等方法对其进行了表征，在固定床反应器中考察了上述催化剂对煤焦油模型化合物甲苯+芘的催化裂解性能。结果表明，相比惰性载体石英砂，在催化剂作用下，液相产物中轻质芳烃种类明显增多。3种Ni/HZSM-5催化剂的比表面积和平均孔径较为接近，然而酸性中心数量最多的Ni/HZSM-5（Si/Al=25），对甲苯+芘的裂解能力最强，体现为液体产物收率最低（仅为15.95%），气产率和析碳率均最高，分别达16.73%和67.32%。在酸性中心数量相近的Ni/HZSM-5（Si/Al=200）与Ni/Al₂O₃作用下，液体产物收率差别较小，但后者的芘裂解率比前者高41.47%，主要是由于后者的平均孔径比前者高1.64倍，说明平均孔径大有利于重质组分芘的裂解。综合考虑液体产物收率、气产率、析碳率和芘的裂解率，Ni/Al₂O₃更适合甲苯+芘裂解反应体系。

纳米氧化镁具有毒性低、耐热性高、环境友好、持久和广谱抗菌等优点，可以克服银系抗菌材料的成本高、易变色、稳定性差、生物毒性的问题，也可以弥补光催化类型抗菌材料抗菌效率低和对紫外光依赖的不足，成为当前抗菌材料领域研究热点。本文从抗菌机理、结构调控和复合材料制备3个方面综述纳米氧化镁抗菌材料的研究进展，介绍活性氧氧化损伤和吸附作用机械损伤两种代表性抗菌机理的研究现状，阐述粒径大小、形貌差异、离子掺杂对氧化镁抑菌活性的影响规律，比较氧化镁-氧化物复合抗菌材料、氧化镁-碳/卤素复合抗菌材料、氧化镁-有机物复合抗菌材料的发展。分析表明制备高抗菌活性氧化镁抗菌材料的关键是控制其颗粒形貌、粒径及其表面缺陷，并增强其产生活性氧能力和吸附作用。

一维光子晶体结构色材料是由高、低折射率介质交替堆叠组成的高度有序结构，能够在可见光区有效调控光波传播，具有选材广泛、结构简单、稳定性好、应用价值高的特点。本文首先介绍了一维光子晶体的结构、性质及构筑材料，然后总结了近年来科研工作者在一维光子晶体结构色材料领域中所取得的研究成果，主要论述了其在裸眼识别传感器中的研究进展，包括温度、湿度、应变、溶剂、酸碱或pH、电刺激及离子响应传感器，并对其作用机理进行阐述和讨论；同时也介绍了一维光子晶体结构色材料在太阳能电池、防伪标识、材料图案化、结构色柔性膜、结构色纤维等方面的研究。最后对一维光子晶体结构色材料研究进行总结，分析优势和局限，并对未来相关研究工作提出展望。

石墨烯因具备着超高的电荷迁移率，近年来在导电油墨领域备受关注，它赋予了石墨烯导电油墨优异的导电性能、耐腐蚀性以及耐候性等优点。本文通过查阅文献的方式，简要介绍了导电相石墨烯的制备方法及导电油墨的导电机理，着重介绍了石墨烯导电油墨的制备工艺，其中包含氧化还原法、机械剥离法、液相剥离法等制备工艺。综述了石墨烯导电油墨在能源、电子器件、功能传感器方面的应用。提出了石墨烯导电油墨未来研究的关键性问题，如石墨烯导电油墨分散稳定性问题、配方环保问题、氧化石墨烯（GO）导电油墨的还原技术问题等。最后提出，石墨烯导电油墨应朝着低成本、绿色化、产业化的方向发展。

在导电聚合物中掺杂纳米粒子复合改性是提高其性能的有效途径之一。文中综述了目前聚吡咯纳米复合材料的制备方法，包括电化学聚合法、化学氧化法、模板法、溶胶-凝胶法以及制备纳米纤维常用的静电纺丝法；根据其优异的导电性和化学特性，阐述了近年来聚吡咯纳米复合材料在传感器、生物医学、电子器件、棉织物、吸附除杂以及腐蚀保护领域的应用现状；此外，指出提高对复合材料表征手段的准确性以及共混时的分散性都是明确液相转化成固相过程机理时需要解决的问题，同时控制界面的相关参数并提高界面化学参数的测试手段，建立相关模型，实现微观与宏观的融合，是提高纳米复合材料性能的关键，也是未来研究的重要方向。

采用热分解法制备了单分散、平均粒径约15nm的锰铁氧体磁性纳米粒子。通过正硅酸乙酯与磁性纳米粒子表面油酸盐的配体交换将磁性纳米粒子锚定在SBA-15表面。并且将负载过程与巯基改性过程耦合制备了巯基改性的磁性SBA-15。考察了合成SBA-15过程中干燥方式对其结构和性质的影响，研究了负载磁性纳米粒子和巯基改性顺序对巯基改性磁性SBA-15的结构和性能的影响。结果表明，喷雾干燥法合成的SBA-15介孔孔壁较薄，但具有更大的比表面积、孔体积和平均孔径。以其为载体时磁性纳米粒子负载量更大，所得磁性SBA-15的饱和磁强度更高。当将巯基改性和负载磁性纳米粒子分为前后两步时，巯基改性SBA-15的表面疏水环境有利于吸附疏水磁性纳米粒子，所得磁性SBA-15负载磁性纳米粒子量更大，饱和磁强度更高。磁性纳米粒子粒径大于SBA-15孔径，其主要负载于SBA-15外表面，有利于得到介孔孔道通畅的磁性SBA-15。巯基改性的磁性SBA-15的孔体积介于0.56~0.6cm³/g，比表面积介于353~432m²/g，饱和磁强度最高达到0.91emu/g，可作为一种大容量的吸附材料用于吸附分离、药物缓释等领域。

采用旋转流变仪探究了变温条件下的锂基润滑脂流动特性和黏弹特性，考察了温度对锂基润滑脂流变特性变化的影响规律，并对热流变过程中壁面滑移效应变化规律进行了讨论。进一步结合锂基润滑脂的微观形貌，探究了锂基润滑脂皂纤维结构与热流变特性变化的关联性。最后基于热流变和皂纤维结构研究结果，分析了锂基润滑脂胶体分散体系结构演化过程，给出了胶体分散体系及壁面滑移效应在热流变条件下的变化机理。

采用单-双靶交替溅射法低温沉积了纳米晶硅多层薄膜（nc-SiO_x/a-SiO_x），通过改变a-SiO_x势垒层的厚度和化学成分比例，实现了纳米晶硅多层薄膜的低温过程控制。透射电子显微镜（TEM）结果显示，a-SiO_x层太薄，不能有效阻断纳米硅生长，导致多层周期结构在后期沉积过程中受到破坏；增加a-SiO_x层厚度，周期性结构生长得以实现，但仍有部分纳米硅穿透a-SiO_x势垒层；傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析表明，薄膜中的氧化反应以及活性氢对物相分离过程的促进作用均对纳米硅生长有影响。进而增加a-SiO_x层氧含量，纳米硅的纵向生长被成功阻断。在此基础上，通过调整nc-SiO_x层厚度实现了薄膜光学带隙调整和纳米硅粒度控制。光吸收谱分析显示，随nc-SiO_x层厚度的增加，薄膜光学带隙逐渐减小；光致发光谱表明，多层周期结构实现了纳米硅尺寸的调控，粒子尺寸为几个纳米的纳米硅表现出了较强的发光，发光机制为量子限制效应-缺陷态复合发光。

以竹浆纤维为原料，基于机械力化学法，在高碘酸钠氧化下一步法制备双醛基微纤化纤微素（dialdehyde microfibrillated cellulose，D-MFC），再与明胶交联构筑基于席夫碱键的D-MFC/明胶复合膜。采用透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱分析仪（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、热分析仪（TGA）和质构仪等对D-MFC和D-MFC/明胶复合膜的官能团、形貌结构、热稳定性和力学性能等进行表征与分析。结果表明，机械力化学法制备的D-MFC直径在10~50nm，长度在微米级，醛基含量为0.237mmol/g。D-MFC在复合膜中具有良好的分散性，D-MFC上的醛基与明胶中的氨基发生反应，形成席夫碱键，从而提高复合膜的热稳定性、拒水性和力学性能。当D-MFC添加量为2.0g时，其拉伸强度可达189.1MPa，最大热失重速率温度为338℃，吸湿率降低至11.14%。采用机械力化学法制备D-MFC具有工艺简便、绿色环保的优点，该生物质复合膜在生物医用材料领域具有潜在的应用价值。

采用微波烧结技术制备了低钴型Fe-Co基金刚石锯片刀头，利用圆柱谐振腔微扰法电磁特性测试系统评价了配方物料压坯的吸波特性，并结合物料在微波场中的升温特性设计了可行的微波烧结制度。采用SEM、致密度和硬度测试对比研究了微波烧结和常规烧结所得样品的微结构信息和力学性能。结果表明，对于低钴高铁型配方，在850℃下微波烧结获得的样品，其相对致密度和硬度即可分别达到96.63%和99.4HRB，微波烧结在最大升温速率为32.5℃/min时能保证烧结体组织均匀。与常规烧结方法相比，在获得同等级力学性能的前提下，微波强化烧结可将温度降低至900℃以下，显著缩短了烧结总时间，在金属基金刚石工具刀头烧结方面表现出良好的应用前景。

以二水硫酸钙为原料，采用水热法制备了半水硫酸钙晶须。通过单因素实验得出制备半水硫酸钙晶须的较优工艺条件为：反应温度120℃、料浆质量分数2%、反应时间2h、搅拌速度200r/min，此时所得晶须产物平均直径2.4μm，长径比103.9，晶须呈长针状、规则统一，分散性好。探讨了K⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、Fe³⁺、Al³⁺对较优工艺条件下制备的半水硫酸钙晶须形貌及粒径的影响，结果表明：金属离子对晶须产物形貌及粒径有显著影响。其中低浓度的Mg²⁺、Cu²⁺有助于获得小直径、高长径比的晶须产物；Al³⁺、Fe³⁺对晶须的生长有较强的抑制作用，特别是低浓度的Al³⁺、Fe³⁺使得晶须的形貌发生明显的变化，导致长径比较低；除K⁺外，金属离子浓度越高，所得晶须产物直径越大，长径比越小，并发生团聚现象，晶须由针状变为短棒状，分散性变差。同时探讨了金属离子的作用机理。

对Thermoanaerobacterium saccharolyticum JW/SL-YS485来源的GH11家族木聚糖酶基因xyn11进行了克隆表达研究。xyn11基因全长636bp，编码211氨基酸。通过构建重组质粒，使其在大肠杆菌中实现了活性表达，酶活达到13.8U/mL。重组酶通过热处理和Ni亲和层析达到电泳纯，SDS-PAGE显示其分子量为20000，与理论分子量吻合。重组酶的最适反应温度为65℃，最适反应pH为4.5，在pH 3.5~6.0范围内保持较高的稳定性，60℃保温1h，酶活还残存60%，Cu²⁺对该酶有激活作用。重组酶底物特异性强，且不能降解木二糖和木三糖。重组酶以榉木木聚糖为底物，其V_max和K_m分别为9809U/mg和5.9mg/mL。榉木木聚糖质量浓度为25g/L，重组木聚糖酶用量为20U/g，在50℃、pH 4.5条件下水解12h低聚木糖的得率为27.8%，水解产物主要由木二糖和木三糖组成，且不产生任何木糖。结果表明，该木聚糖酶催化特性优异，可用于低聚木糖的制备。

遵循"质量源于设计（quality by design，QbD）"理念，建立苦参甘草中有效成分的回流醇提工艺的设计空间并验证。以苦参总碱（total alkaloids of Sophora flavescens，TASF）、苦参碱（matrine，MT）及氧化苦参碱（oxymatrine，OMT）的提取率为关键质量属性（critical quality attributes，CQAs），通过单因素实验确定Plackeet-Burmann设计（Plackeet-Burmann design，PBD）中各因素的高低水平，后采用PBD实验确定乙醇体积分数、甘草用量和提取温度为关键工艺参数（critical process parameters，CPPs），再通过中心点复合实验设计优化CPPs，基于二次多项式建立CPPs和CQAs间的数学模型，计算获得设计空间。验证结果表明，在设计空间内操作能够保证苦参有效成分提取工艺品质稳定。最终获得的操作空间为：甘草用量10.00~10.50g，乙醇体积分数65%~68%，提取温度94.5~95.0℃。

针对阿司匹林（ASA）结晶母液经处理后产生的废液，采用搅拌和超声结合的方法制备了乳化液膜体系来回收ASA。以环己烷为膜溶剂，Span80做表面活性剂，石蜡做膜稳定剂，氢氧化钠（NaOH）为内水相，研究了表面活性剂浓度、内水相NaOH浓度、内水相类型、外相pH、油内比、乳水比、搅拌速度、膜溶剂类型、盐浓度、ASA初始浓度等试验条件对ASA萃取效果的影响，并进行了破乳研究。结果表明：在最佳实验条件下[环己烷90%（质量分数）、Span80 6%（质量分数）、C（NaOH）=0.1mol/L、油内比1：1、水乳比1：4、搅拌速度200r/min、ASA初始浓度500mg/L]，不对外相进行pH调节时，15min后ASA的萃取率可高达97.4%。对实验后的乳液进行离心破乳，20min后破乳率可达72.9%，破乳后的油相重复利用5次后，对ASA的提取率仍在76%左右。

黏弹性表面活性剂压裂液是以黏弹性表面活性剂为主剂的清洁压裂液。黏弹性表面活性剂压裂液体系具有破胶后无残渣、携砂性好、滤失控制性能好等特点，但随着对环保问题的日益重视及钻井深度的不断增加，丰富黏弹性表面活性剂压裂液体系迫在眉睫。本文介绍了黏弹性表面活性剂压裂液的发展和应用。根据压裂液配方不同，将其分为常规黏弹性表面活性剂压裂液和非常规新型黏弹性表面活性剂压裂液，总结了不同种类的黏弹性表面活性剂压裂液的组成、耐温耐剪切等性能及应用情况。分析表明，降低成本、研制简单的配制工艺是常规黏弹性表面活性剂压裂液的主要发展方向；在油田进行大规模实际应用及得到更完善的体系是非常规新型黏弹性表面活性剂压裂液的主要发展方向。

微波辐射作为反应活化的新型能源，已成为有机化学中普遍应用的先进技术。本文从过热、热点和选择性加热以及高极化场下的非热效应4方面阐述微波有机合成机理，结合国内外应用案例进行理论验证。重点从反应动力学角度分析了微波辐射对提高混凝土减水剂品质上的作用效果，总结了近几年微波辅助合成减水剂的研究进展，旨在推动微波技术在水泥混凝土外加剂领域中的实际应用。最后，提出微波辐射通过在电磁场作用下极性分子的快速振动实现，其热效应对体系起深层加热作用，非热效应改变反应动力学，但对作用的反应体系具有"选择性"，应着重分析。微波辅助合成减水剂具有显著优势，可增大反应速率常数且存在非热效应，应加深研究及进一步推广。

利用聚氨酯丙烯酸酯树脂（PUA）对淀粉-纤维素膜进行改性，以改善材料性能。先以玉米淀粉和纤维素为主要原料，在无机盐氯化锌水溶液中溶解，用流延法制备淀粉-纤维素混合膜（RSC）；再以PUA为浸渍树脂，采用浸渍固化法制备淀粉-纤维素-聚氨酯丙烯酸酯复合膜（RSC-PUA），考察树脂浓度、光固化时间等因素对复合膜力学性能、吸水性能的影响，并通过扫描电镜、X射线衍射仪、热重分析等手段表征复合膜形貌和结构。实验结果表明：最适宜树脂质量分数为30%，光固化时间为120s；RSC-PUA复合膜比RSC膜拉伸强度提高2.4倍，断裂伸长率提高6倍，吸水率降低了53.6%，热裂解温度增高113℃。以上结果表明，经PUA树脂改性后的复合膜的力学性能、耐湿性、热稳定性提高。

煤炭地下气化是把残留物保留在地下的煤炭原位开采技术。本文通过地下气化富氧-水气化工艺模型实验，对不同工艺条件下气化区残留物进行网格采样，并通过离子体质谱仪（ICP-MS）和原子荧光形态分析仪对残留物中的Zn、Cu、As、Pb、Cr、Ni和Hg进行定量分析，最后采用迁移率和相对富集系数对微量元素进行迁移富集特性评价。结果表明，残留物中微量元素的总量随着工艺条件中氧气浓度的增加而减少。在氧化区中Cr、Ni含量最高，Cu、Pb在三区的残留量很少，Zn在三区的残留量最多，随着氧浓度的升高，在三区的残留物呈明显的递减趋势，易于在还原区内残留；As在三区都有富集的趋势，随着氧气浓度的升高，在三区残留物的残留量有递增的趋势；由于出口气温度较高，Hg在三区的残留量最少，没有明显的规律性。气化通道残留物中微量元素Hg、As、Zn、Cr的平均含量比原煤中的含量多，而Ni、Cu、Pb比原煤中的含量少。从相对富集系数与平均残留率综合分析，Cr、Ni、Zn、As、Hg的平均相对富集系数小于1，Zn、As、Hg的残留物大于100%；Cr、Ni残留率在50%~100%。Cu和Pb三区的相对富集系数小于1，残留率小于50%。

燃煤飞灰中的未燃碳（unburned carbon，UBC）和金属氧化物因对汞有一定的吸附和氧化作用而被认为是燃煤电厂廉价的潜在脱汞吸附剂，但效率有待提高。文章选取两种UBC含量不同的飞灰，采用质量分数1%的NH₄Br溶液对其浸渍改性，利用固定床汞吸附实验台探究了烟气组分（O₂、SO₂和NO）以及飞灰中无机金属氧化物对汞吸附和氧化的影响，以期获得高效脱汞吸附剂吸附机理。结果表明，O₂对于溴素改性飞灰氧化汞有较小的促进效果，SO₂具有一定的抑制作用，NO促进Hg⁰的氧化效果明显；溴素改性飞灰中的Fe₂O₃和TiO₂对Hg⁰的氧化起着主要作用，原因在于溴素改性增加了金属氧化物Fe₂O₃和TiO₂中的晶格氧含量，促进了Hg⁰的催化氧化，主要遵循Mars-Maessen机理。另外，UBC含量对飞灰脱除Hg⁰的影响很大，溴素嵌入飞灰表面的UBC时，会使其邻域的活性加强，从而增强碳质表面对Hg⁰的吸附能力，促进了后续反应的进行。

采用凹凸棒土为催化剂，在自主设计的固定床实验台上进行模拟燃煤烟气脱硝实验研究。考察了H₂O₂浓度、H₂O₂汽化温度、催化反应温度以及催化反应时间对催化脱硝性能的影响，分析了催化氧化反应后的液相成分。通过X射线荧光光谱（XRF）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外（FTIR）光谱、BET比表面积测定等分析方法对不同反应时间凹凸棒土催化剂的理化结构特性进行表征。脱硝实验结果表明，在H₂O₂溶液浓度为4mol/L、流量为5mL/h条件下，NO脱除效率达到70%，NO脱除效率随着催化反应温度的升高先升高后降低，随H₂O₂浓度和H₂O₂汽化温度的增加而升高。离子色谱（IC）分析结果说明，NO被氧化后得到的液相成分主要为硝酸。结合上述实验结果可知，·OH氧化NO是脱除烟气中NO的主要作用机制。表征结果表明：不同反应时间下凹凸棒土催化剂的结构、成分、孔结构参数等基本保持不变。在4h反应时间内，NO脱除效率基本保持不变，这与催化剂表征结果相一致，说明凹凸棒土作为催化剂具有良好稳定性。

对比研究了4.8kgCOD/（m³·d）和1.2kgCOD/（m³·d）的有机负荷条件下好氧颗粒污泥的形成过程，并通过解析好氧污泥颗粒化进程中胞外聚合物（extracellular polymeric substances，EPS）的分泌特性，揭示不同有机负荷对污泥颗粒化进程的影响机制。结果表明：高有机负荷更有助于促进细胞分泌EPS，在颗粒形成阶段，高有机负荷反应器（R₁）中EPS含量由初始的54.82mg/gMLSS增至220.5mg/gMLSS，低有机负荷反应器（R₂）中EPS含量则增至182.57mg/gMLSS；同时，高有机负荷也更有助于蛋白（protein，PN）和多糖（polysaccharide，PS）含量增加，且与多糖相比，蛋白含量增加更为明显，R₁中PN/PS值由初始的4.2升高到12.4，而R₂中PN/PS值则由初始的4.2升高到12.19，结合三维荧光光谱图和傅里叶红外谱图分析，有机负荷的高低对EPS的组分没有明显影响，但是可以改变EPS的结构，从而影响颗粒污泥的形成及特性。

探索了浅层曝气原理与气提式序批反应器（SBAR）及好氧颗粒污泥（AGS）技术联用的可行性。逐步提高曝气头在水面下的位置（130~30cm），发现曝气深度对SBAR内流场环境有重要影响，表现为曝气量的不断增大（400~500L/h）、而溶解氧（DO，8.00~5.88mg/L）及循环速度（27.25~11.39cm/s）均不断减小。AGS在曝气深度≥ 70cm期间能较好地维持其稳定性。期间AGS的污泥体积指数（SVI）在16.19~43.13mL/g、胞外聚合物（EPS）为181.65~262.46mg/gMLSS、颗粒化率为80%~88%及污泥比耗氧速率（SOUR）在42.42~49.54mgO₂/（gMLVSS·h），对化学需氧量（COD）、总无机氮（TIN）及总磷（TP）的去除率分别在87%、94%及86%以上。然而，当曝气深度≤ 50cm后，由于水力剪切力被大大削弱及氧的传质阻力明显增加，造成了颗粒化率及EPS迅速减小至46%及111.65mg/gMLSS，对COD、TIN及TP去除率最终下降至43%、70%及47%，并出现了明显的解体，最终导致了系统的异常。与底部曝气的序批式反应器（SBR）相比，基于浅层曝气原理的SBAR内的流场更加均匀，并具有降低AGS反应器曝气能耗的潜力。